レーザ加熱法を用いた火炎面曲率制御によるFlame Dynamicsの研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360090
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 藤田 修 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (10183930)
• 研究分担者: 中村 祐二 北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (50303657) ; 伊東 弘行 北海道大学, 大学院・工学研究院, 助教 (30372270)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• キーワード: 燃焼 / 予混合火炎 / 火炎曲率 / 不安定現象 / 音響振動 / レーザ / ルイス数

研究概要

レーザ加熱法により平面予混合火炎に任意の曲率を与え、その後の火炎面不安定現象の進展の観察を行った。まず開放型平面火炎バーナを用い、ルイス数(Le)の異なる2種類の混合気についてこの実験を行ったところ、火炎変形の拡大(Growthrate)がLeに影響を受けることを明確にした。また、火炎伝播管を用いた実験では、本法により変形を与えた火炎と管内に形成される音響振動場の相互作用を観察し、火炎の不安定化および自己乱流化現象発生の可否が、本研究で新たに定義したフルード数(PulsatingFroudeNumber)Gpにより整理できることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Transition of Flat Flames to Turbulent Motion Induced byExternal Laser Irradiation (2011)
  • 著者名/発表者名: Park,J.S., Fujita,O., Nakamura,Y., Ito,H.
  • 雑誌名: Proc.Combustion Institute 巻: Vol.33,Issue 1 ページ: 1105-1112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phenomena in oscillating downward propagating flames induced by external laser irradiation method (2010)
  • 著者名/発表者名: ark,J.S., Fujita,O., Honko,T., Yamada,Y., Nakamura, Y., Ito,H.
  • 雑誌名: Experimental Thermal and Fluid Science 巻: 34 ページ: 1290-1294
  • 査読あり
• [学会発表] Interaction between propagation speed and flame structure in downward cellular propagating flame in a combustion tube with CO2 laser irradiation (2013)
  • 著者名/発表者名: Kira,A., Taniyama,Y., Ito,H., Fujita,O.
  • 学会等名: 24th Int. Conference on Dynamics of Explosions and Reactive Systems
  • 発表場所: National Central Univ. (Taipei, Taiwan)
  • 年月日: 2013-07-30
• [学会発表] 外部レーザ加熱を伴う管内下方伝播火炎の乱流挙動への遷移条件 (2013)
  • 著者名/発表者名: 谷山由和, 藤田修
  • 学会等名: 第50回伝熱シンポ
  • 発表場所: ウェスチンホテル仙台(仙台)
  • 年月日: 2013-05-30
• [学会発表] Competition between buoyancy effects and propagation speed on flame structure in downward cellular propagatingflame in a combustion tube with time controlled CO2 laser irradiation (2013)
  • 著者名/発表者名: Kira,A., Taniyama,Y., Ito,H., Fujita,O.
  • 学会等名: 9th Asia-Pacific Conference on Combustion
  • 発表場所: Gyeongju Hilton Hotel (Gyeongju, Korea)
  • 年月日: 2013-05-20
• [学会発表] Transient Deformation of Downwards Propagating Cellular Structure Flame in a Combustion Tube with ExternalLaser Irradiation (2012)
  • 著者名/発表者名: Kira,A,谷山由和,伊東弘行,藤田修
  • 学会等名: 第50回燃焼シンポ
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター(名古屋)
  • 年月日: 2012-12-05
• [学会発表] 外部レーザ加熱を伴う管内下方伝播火炎と音響振動の相互作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 谷山由和、伊東弘行、藤田修
  • 学会等名: 第50回燃焼シンポ
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター(名古屋)
  • 年月日: 2012-12-05
• [学会発表] Study of Cellular Structure of Downward Propagating Premixed Flame in a Combustion Tube (2012)
  • 著者名/発表者名: Kira,A, Taniyama,Y., Ito, H., and Fujita, O.
  • 学会等名: Work-In Progress Poster Colloquium at 34th Int. Symp. on Comb.
  • 発表場所: Warsaw University of Technology (Warsaw, Poland)
  • 年月日: 2012-08-01
• [学会発表] Initiation of the corrugated sturucture in downward propagating flame ina combustion tube with external laser (2012)
  • 著者名/発表者名: Taniyama, Y., J.S.Park, and Fujita, O.
  • 学会等名: Work-In Progress Poster Colloquium at 34th International Symposium on Combustion
  • 発表場所: Warsaw Univ. of Technology (Warsaw, Poland)
  • 年月日: 2012-08-01
• [学会発表] 外部レーザ加熱を伴う管内下方伝播火炎における波状火炎の形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 谷山由和,朴俊成,藤田修
  • 学会等名: 第49回伝熱シンポ
  • 発表場所: 富山国際会議場(富山)
  • 年月日: 2012-05-31
• [学会発表] レーザ照射により曲率を与えた予混合火炎の非定常変形挙動に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高木一成,June Sung PARK,伊東弘行,中村祐二,藤田修
  • 学会等名: 第49回燃焼シンポ
  • 発表場所: 慶應義塾大学(横浜)
  • 年月日: 2011-12-06
• [学会発表] Transition from Laminar to Turbulent Flame Induced by Laser Irradiation Method in a Propagation Tube (2011)
  • 著者名/発表者名: Osamu Fujita, June Sung Park, Yoshikazu Taniyama
  • 学会等名: 8th International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Tohoku University (Sendai)
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] Determination of the transition threshod from laminar flat flames to turbulent flames by a CO_2 laser irradiation method, Proc (2011)
  • 著者名/発表者名: Park, J. S., Fujita, O, Taniyama, Y
  • 学会等名: 23rd International Colloquium on Dynamics of Explosion and Reactive Systems (23rd ICDERS)
  • 発表場所: University of California at Irvine (Irvine, USA)
  • 年月日: 2011-07-26
• [学会発表] Active Induction of the Transition from Hydrodynamicto Primary Acoustic Instablity by CO2 Laser Irradiation, Proc (2010)
  • 著者名/発表者名: Park, J. S., Fujita, O., Ito, H., and Nakamura, Y.
  • 学会等名: 8th Asia-Pacific Conference on Combustion
  • 発表場所: Taramati Baradari Cultural Complex (Hyderbad, India)
  • 年月日: 2010-12-13
• [学会発表] Dynamic Behavior of Premixed Flame distorted by Laser Irradiation (2010)
  • 著者名/発表者名: Takagi, K., Park,J.S., Nakamura,Y., Ito, H., and Fujita, O
  • 学会等名: Work-In Progress Poster Colloquium at 33rd Int. Symp. on Comb.
  • 発表場所: Tsinghua University, (Beijing, China)
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] Nakamura, Transition Phenomena of Downward Propagation Flames in a Tube induced by ExternalLaser Irradiation (2009)
  • 著者名/発表者名: Park,J.S, Fujita,O., Honko, T., Yamada, Y., Ito, H., Y
  • 学会等名: 第47回燃焼シンポ演論文集
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌)
  • 年月日: 2009-12-03
• [学会発表] Dynamic Behavior of Oscillating Flame Fronts in a Combustion Tube Induced by External Laser Irrandation (2009)
  • 著者名/発表者名: Park,J.S., Fujita,O., Nakamura,Y., Ito H.
  • 学会等名: Proceegings of KOSCO
  • 発表場所: Seoul National University (Seoul, Korea)
  • 年月日: 2009-11-30
• [学会発表] Some Features of Oscillating Downward Propagation Flames Induced by External Laser Irradiation, Proc (2009)
  • 著者名/発表者名: Park, J. S., Fujita, O., Honko, T., Yamada, Y., Ito, H., and Nakamura, Y.
  • 学会等名: 21st International Colloquium on Dynamics of Explosion and Reactive Systems
  • 発表場所: Minsk City Hall (Minsk, Belarus)
  • 年月日: 2009-07-30
• [備考]
  • URL: http://york-me.eng.hokudai.ac.jp/researches/2012/FlameInstability/index-e.htm